Day - 11

Viskozite, moleküller arasındaki sürtünme nedeniyle sıvının bir tabakasının bitişik bir tabaka üzerinde hareket etmesini kısıtlayan akışkan özelliğidir. Viskozite, bir sıvının yağlama özelliklerini belirlemede önemlidir. Sıvılaştırılmış gazların çoğu, Tablo 2.11'de gösterildiği gibi, yağlama yağları veya hatta su ile karşılaştırıldığında zayıf yağlama özelliklerine sahiptir.

In addition to low viscosity, liquefied gases have relatively poor cooling properties. This means that liquid cargo is not able to carry heat away from a cargo pump shaft bearing very effectively. Any excessive heating may cause a relatively rapid temperature increase of the bearing.

Düşük viskoziteye ek olarak, sıvılaştırılmış gazlar nispeten zayıf soğutma özelliklerine sahiptir. Bu, sıvı kargonun bir kargo pompasından ısıyı etkili bir şekilde uzaklaştıramadığı anlamına gelir. Herhangi bir aşırı ısınma, pompanın nispeten hızlı bir sıcaklık artışına neden olabilir.

For example, the specific heat of propane is about half that of water so, if excessive heating occurs, liquid propane will vaporise when its temperature raises the vapour pressure above the pressure of the cargo in the bearing. The vapour will in turn push the liquid out from the bearing and cause failure due to overheating. This is the cause of compressor lubricating problems referred to in Section 4.7.2. It is essential to ensure that the lubricating oil used in a cargo compressor is compatible with the grade of cargo being handled (see Section 7.8.2)

Örneğin, propanın özgül ısısı suyun yaklaşık yarısı kadardır, bu nedenle aşırı ısınma meydana gelirse, sıvı propan sıcaklığı yataktaki kargo basıncının üzerinde bir buhar basıncına yükselttiğinde buharlaşacaktır. Buhar, sırasıyla sıvıyı yataktan dışarı itecek ve aşırı ısınma nedeniyle arızaya neden olacaktır. Bu, Bölüm 4.7.2'de bahsedilen kompresör yağlama problemlerinin nedenidir. Bir kargo kompresöründe kullanılan yağlama yağının, taşınan kargo sınıfıyla uyumlu olduğundan emin olunması esastır (bkz. Bölüm 7.8.2).

Liquefied hydrocarbons can also dissolve in lubricating oil and, in some cases, this causes inadequate lubrication of pump seals and compressors. Liquefied gases can also act as a solvent and cause the de-greasing of mechanical parts in valves, etc., with a similar loss of lubrication.

Sıvılaştırılmış hidrokarbonlar ayrıca yağlama yağında çözünebilir ve bazı durumlarda bu, pompa contalarının ve kompresörlerin yetersiz yağlanmasına neden olur. Sıvılaştırılmış gazlar ayrıca bir çözücü görevi görebilir ve valfler vb.'deki mekanik parçaların gresinin çıkmasına ve benzer şekilde yağlama kaybına neden olabilir.

Gazların farklı koşullar altındaki davranışları, bilimsel araştırmaların ilk günlerinde birçok araştırmacı tarafından araştırılmış ve bunlar sonucunda Gaz Kanunları türetilmiştir. Bu kanunlar, 'superheated' buharların (yani sıvı yüzeyinden uzaklaştırılmış ve artık o sıvı ile dengede olmayan bir gaz) davranışını tanımlar. Bir gaz "superheated" olduğunda moleküller, birbirlerine herhangi bir kuvvet uygulamayacak kadar uzaktadır.

Gaz Kanunlarını anlamak, yeniden sıvılaştırma çevrimlerindeki buhar sıkıştırma prosesini anlamak için elzemdir.

Gaz Kanunları, sabit bir gaz kütlesi için basınç, hacim ve sıcaklık arasındaki ilişkileri tanımlar. Bir değişken sabit tutulurken diğer ikisi arasındaki ilişki kaydedilir. Bu kanunlar genellikle 'İdeal Gaz Kanunları' olarak adlandırılır çünkü gaz moleküllerinin ideal bir şekilde ve aralarında herhangi bir etkileşim olmadan davrandığını varsayarlar. Gerçekte böyle bir gaz yoktur ancak sıvılaştırılmış gaz endüstrisinde karşılaştığımız sıcaklık ve basınç aralığında, çoğu superheated kargo buharı bu kanunları pratik amaçlar için kullanabileceğimiz kadar yakından takip eder.

Şekil 2.26, üç temel gaz kanununu özetlemektedir. Bunlar sabit sıcaklıktaki (izotermal), sabit basınçtaki (izobarik) ve sabit hacimdeki (izovolumetrik) değişimleri kapsar.

Boyle Kanunu, sabit sıcaklıkta bir gazın hacminin basıncıyla ters orantılı olarak değiştiğini belirtir (P × V = sabit). Charles Kanunu ise sabit basınçta bir gazın hacminin sıcaklıkla doğru orantılı olarak arttığını gösterir (V/T = sabit). Charles, her 1°C sıcaklık artışında hacmin 0°C'deki hacmin 1/273'ü kadar arttığını bulmuştur. Farklı gazlarla yapılan deneyler benzer sonuçlar vermiş ve ekstrapolasyon yapıldığında tüm gazların hacminin sıfıra indiği sıcaklığın aynı olduğu görülmüştür. Bu kanunlar, gazların davranışını anlamak için temel ilkelerdir.

Bu sıcaklık, sıcaklığın 'mutlak sıfırı' olarak tanımlanır ve eksi 273,15°C (-273,15°C) değerine sahiptir. Bu nokta sıfır noktası olarak kabul edilerek bir 'mutlak sıcaklık ölçeği' oluşturulmuş ve bu ölçeğe Kelvin ölçeği adı verilmiştir. Bu mutlak ölçekteki 1 Kelvin aralığı, Celsius ölçeğindeki 1° artışla tam olarak aynı değere sahiptir. İki ölçek arasındaki tek farklar, Kelvin ölçeğinin sıcaklıklar için 'derece' sembolünü kullanmaması (yani 'K') ve sıfır noktasının sıfır Celsius'un 273,15 derece altında olmasıdır (başka bir deyişle, 0 K = eksi 273,15°C (-273,15°C)).

Gaz özelliklerinin tüm bilimsel hesaplamalarında mutlak sıcaklık kullanılır. Sıcaklık farklılıkları dikkate alındığında, °C okumalarının kullanılması normaldir; her iki ölçek için kullanılan aralık özdeş olduğundan ve sıcaklık farkı aynı sayısal değere sahip olduğundan bu sorun yaratmaz.

Bu Kanun, sabit bir gaz kütlesinin mutlak basıncının, sabit hacimde mutlak sıcaklığıyla doğrudan değiştiğini belirtir. Gaz basıncı, her bir Santigrat derece sıcaklık artışı için 0°C'deki mutlak değerin 1/273'ü kadar artar. Basınç kanunu Şekil 2.26c'de grafiksel olarak gösterilmiştir ve şu şekilde ifade edilebilir:

P/T = sabit

veya

P₁/T₁ = P₂/T₂

Avogadro Kanunu (bazen Avogadro Hipotezi veya Avogadro İlkesi olarak anılır)

Avogadro, bir gazın hacminin kütlesiyle ilişkili olduğunu öne sürmüştür. Moleküler ağırlığına eşit gram miktarındaki gazın, 0°C ve atmosfer basıncında 22,4 litre hacim kapladığını keşfetmiştir. Avogadro bu koşulları 'normal sıcaklık ve basınç' veya 'NTP' olarak tanımlamıştır.

Avogadro'nun çalışması, 16 gram metanın veya 44 gram propanın NTP'de aynı hacmi (yani 22,4 litre) kapladığını göstermiştir. Kütle ve hacim arasındaki bu ilişki, buharın yoğunluğunun hesaplanmasını ve karşılaştırılmasını sağlar.

Ayrıca Avogadro, bu hacmin herhangi bir gaz için aynı sayıda atom veya molekül içerdiğini, bu sayının 6,022 × 10²³ olarak hesaplandığını öne sürmüştür. Bu miktarı 'mol' olarak tanımlamış ve NTP'de bir mol gazın kapladığı hacmi 'molar hacim' olarak tanımlamıştır.

Avogadro Kanunu kütle birimlerinden bağımsızdır, bu nedenle kilogram veya pound gibi birimler için bir moleküler sayı ve hacim tanımlamak mümkündür. Ancak 'gram-mol' en yaygın kullanılan birimdir, bu nedenle aksi belirtilmedikçe varsayılan birimdir.

Çeşitli Gaz Kanunları Avogadro'nunkiyle birleştirilirse, bir gazın basıncını, hacmini ve kütlesini sıcaklığıyla ilişkilendiren bir Genel Gaz Kanunu türetilebilir (tüm birimler mutlaktır). Bu şöyle ifade edilebilir:

P × V = n × R × T

Burada 'n' gazın mol sayısıdır ve 'R' 'Evrensel Gaz Sabiti' olarak adlandırılır.